DE60003797T2 - TROPFENZENTRIERUNGSVERFAHREN - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft das Halten eines Flüssigkeitstropfens in einer vorgegebenen Position auf einer festen Oberfläche und spezieller das Zentrieren eines solchen Tropfens.The invention relates to holding a drop of liquid in a predetermined position on a solid surface and more specifically centering such a drop.
Aus verschiedenen Gründen kann es wünschenswert sein, einen Tropfen, der sich auf einer Oberfläche befindet, präzise zu einer vorgegebenen Achse zu zentrieren. Eine bekannte Art, dies zu erreichen, besteht in der Veränderung der Benetzbarkeit der Oberfläche mit dem Flüssigkeitstropfen um die Achse herum.For various reasons it desirable be a drop that is on a surface center a given axis. A well known way of doing this to achieve is change the wettability of the surface with the drop of liquid around the axis.
Eine Verbesserung dieser Oberflächenbearbeitung,
die nicht gezeigt ist, besteht in der Erzeugung von mehreren konzentrischen
Kreisbereichen um die Achse O herum. Die Bearbeitung dieser Bereiche
erfolgt derart, daß je
näher der
Bereich bei der Achse O liegt, desto größer ist seine Benetzbarkeit
in Bezug auf den Flüssigkeitstropfen
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Tropfen auf einer Oberfläche zu zentrieren, ohne die Benetzbarkeit der Oberfläche zu modifizieren.It is an object of the invention a drop on a surface center without modifying the wettability of the surface.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zum Zentrieren eines Flüssigkeitstropfens um eine vorgegebene Achse bei einer gegebenen Position einer Oberfläche vor, das darin besteht, bei dieser Position eine konisch erweiterte oder ausgestellte (flared) Vertiefung zu bilden, so daß bei jedem Punkt der Kontaktgrenze zwischen dem Tropfen und der Vertiefung diese Vertiefung eine Krümmung aufweist, die kleiner oder entgegengesetzt der eines Kreises ist, welcher die Oberfläche der Vertiefung bei diesem Punkt sowie bei einem Punkt dieser Oberfläche, der symmetrischen in bezug auf die Zentrierachse ist, berührt. (Der Begriff „konisch erweitert" ist nicht auf eine Konusform in engem Sinne beschränkt, sondern umfaßt jede konusähnlich ausgestellte Form; Anmerkung des Übersetzers).To solve this task, the Invention a method for centering a drop of liquid around a predetermined Axis at a given position of a surface that consists of in this position a flared or flared Form deepening so that with each Point of contact boundary between the drop and the well this depression is a curvature which is smaller or opposite to that of a circle, which is the surface the depression at this point and at a point on this surface, the is symmetrical with respect to the centering axis. (The Term "conical is not expanded limited to a cone shape in a narrow sense, but includes each cone-like issued form; Translator's Note).
Gemäß einer Ausführung der Erfindung hat die konisch erweiterte Vertiefung die Form eines Kegelstumpfs, der eine zu dieser Oberfläche senkrechte Achse aufweist.According to an execution of the Invention, the flared recess has the shape of a truncated cone, the one to this surface has vertical axis.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung hat die konisch erweiterte Vertiefung die Form eines oberen mittleren Teils eines Torus, der eine zur Oberfläche senkrechte Achse aufweist.According to an execution of the Invention, the flared recess has the shape of an upper one middle part of a torus, which has an axis perpendicular to the surface.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Zentrieren eines Flüssigkeitstropfens um eine vorgegebene Achse auf der Außenfläche einer konvexen Oberfläche vorgesehen, das darin besteht, dieser Oberfläche bei jedem Punkte der Kontaktgrenze zu dem Tropfen eine Form zu verleihen, so daß diese Oberfläche eine Krümmung hat, die größer als die eines Kreises ist, der diese Oberfläche bei diesem Punkt und bei einem Punkt dieser Oberfläche, der symmetrischen in bezug auf die Zentrierachse ist, berührt.According to another aspect of Invention becomes a method for centering a drop of liquid provided around a predetermined axis on the outer surface of a convex surface, that is, this surface give shape to each point of the contact boundary with the drop, so this surface a curvature has that bigger than that of a circle that is this surface at that point and at a point on this surface, which is symmetrical with respect to the centering axis.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung wird die konvexe Oberfläche durch Drehung eines Kreisbogens, der einen kleineren Radius hat als der berührende Kreis, um diese Achse gebildet.According to an execution of the Invention is the convex surface by rotating a circular arc, which has a smaller radius than the touching circle around this axis educated.
Die Erfindung sieht auch eine Linse mit variabler Brennweite vor, welche das obige Verfahren umsetzt, mit einer Wand aus einem isolierenden Material, einem Tropfen aus einer ersten isolierenden Flüssigkeit, der auf einem Bereich einer ersten Oberfläche der Wand angeordnet ist, einer zweiten leitenden Flüssigkeit, welche die erste Oberfläche und den Tropfen bedeckt, wobei die erste und die zweite Flüssigkeit nicht mischbar sind und unterschiedliche optische Brechungsindizes und im wesentlichen die gleiche Dichte haben, und mit Mitteln zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der leitenden Flüssigkeit und einer Elektrode, die auf der zweiten Oberfläche der Wand angeordnet ist, wobei der Tropfen in einer konisch erweiterten Vertiefung der Wand angeordnet ist.The invention also sees a lens with variable focal length, which implements the above method, with a wall made of an insulating material, a drop of a first insulating liquid, which is arranged on a region of a first surface of the wall, a second conductive liquid, which is the first surface and covered the drop, the first and second liquid are immiscible and different optical refractive indices and have substantially the same density, and with means for Apply an electrical voltage between the conductive liquid and an electrode arranged on the second surface of the wall, the drop in a flared recess in the wall is arranged.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung besteht die Elektrode aus einem Metallblech, die konisch erweiterte Vertiefung ist ein Kegelstumpf, der durch Ziehen des Metallblechs gebildet ist und der zu einer Achse zentriert ist, welche senkrecht zur ersten Oberfläche ist, wobei am Boden der Vertiefung ein zentriertes Loch gestanzt ist, und die Wand aus dem isolierenden Material ein transparenter Kunststoffilm ist, der auf die Elektrode und die Wände der Vertiefung plattiert ist und das Loch überdeckt.According to an execution of the Invention, the electrode consists of a metal sheet that is conical Extended depression is a truncated cone that can be created by pulling the Sheet metal is formed and which is centered on an axis, which is perpendicular to the first surface, with the Depression is punched a centered hole, and the wall from the insulating Material is a transparent plastic film that is on the electrode and the walls the recess is plated and covers the hole.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung besteht die Elektrode aus einem Metallblech, die konisch erweiterte Vertiefung ist ein Kegelstumpf, der durch Bearbeiten des Metallblechs gebildet ist und der zu einer zur ersten Oberfläche senkrechten Achse zentriert ist, wobei am Boden der Vertiefung ein zentriertes Loch gestanzt ist, und wobei die Wand aus dem isolierenden Material aus einem transparenten Kunststoff gebildet ist, der auf die Elektrode und die Wände des Lochs plattiert ist und das Loch bedeckt.According to an execution of the Invention, the electrode consists of a metal sheet that is conical advanced depression is a truncated cone that is created by editing of the metal sheet and which is perpendicular to the first surface Axis is centered, with a centered at the bottom of the recess Hole is punched, and the wall made of the insulating material is made of a transparent plastic that is on the electrode and the walls of the hole is plated and covers the hole.
Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungen, ohne Beschränkung hierauf, in Verbindung mit den Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. In den Figuren zeigt:The above tasks, features and Advantages of the invention are more specific in the following description designs, without limitation thereupon, in conjunction with the drawings, for further details described. The figures show:
Dieselben Elemente wurden in den
folgenden Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Insbesondere
bezeichnet das Bezugszeichen
Wie in
Der Erfinder hat daher zunächst die
Idee, einen Tropfen mit Hilfe einer Vertiefung zu zentrieren, verworfen.
Die Patentanmeldung FR-A-2 769 375 derselben Anmelderin beschreibt
daher eine Flüssigkeitslinse
mit variabler Brennweite, die durch einen Flüssigkeitstropfen gebildet wird,
der auf die Oberfläche
eines Festkörpers
aufgebracht wird und durch die in bezug auf
Andererseits beschreibt diese Patentanmeldung
eine Flüssigkeitslinse
mit variabler Brennweite, die durch einen Tropfen gebildet wird,
der in einem Rohr enthalten ist und durch Kapillarkräfte zu der Rohrachse
zentriert gehalten wird. Es erscheint daher, daß ein Tropfen
Der Erfinder hat dann systematisch
untersucht, welche Art von Vertiefung, die zu einer Achse
Der Erfinder hat gezeigt, daß für einen
Tropfen
Wenn somit, wie in den
Wenn andererseits, wie in
Wenn schließlich, wie in
Die Erfindung sieht somit ein Verfahren zum Zentrieren eines Tropfens gemäß dem ersten Anspruch vor.The invention thus sees a method for centering a drop according to the first claim.
Es sollte beachtet werden, daß nur die Kontaktgrenze zwischen dem Tropfen und der Oberfläche der Vertiefung zählt. Die Form der Vertiefung ist nicht wichtig; und sie kann flach, konvex oder konkav sein.It should be noted that only that Contact limit between the drop and the surface of the Deepening counts. The shape of the recess is not important; and it can be flat, convex or be concave.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine konvexe Oberfläche mit gleichmäßiger Benetzbarkeit, die um eine Achse O zentriert ist, in Betracht gezogen, auf der ein Flüssigkeitstropfen in einer Position A, die um die Achse O zentriert ist, abgesetzt wird. Der zuvor beschriebene Punkt CP1 und der Tangentenkreis TC werden wiederum betrachtet.According to another aspect of Invention becomes a convex surface with uniform wettability, centered about an axis O, on which a drop of liquid in a position A, which is centered around the axis O, is offset. The point CP1 described above and the tangent circle TC become again considered.
Im Falle der
Im Falle der
Der Erfinder hat gezeigt, daß für einen
Punkt
Wenn somit, wie in
Wenn jedoch, wie im Falle der
Wenn schließlich, wie in
Die Erfindung sieht somit ein Verfahren zum Zentrieren eines Tropfens auf einer konvexen Oberfläche vor, das darin besteht, bei jedem Punkt CP1 der Kontaktgrenze mit dem Tropfen der Oberfläche eine Krümmung zu verleihen, die größer ist als die des Tangentenkreises TC.The invention thus sees a method to center a drop on a convex surface, that is, at each point CP1 the contact limit with the Drop the surface one curvature to lend that is larger than that of the tangent circle TC.
Gemäß einer Anwendung dieses Verfahrens bildet
die konvexe Oberfläche
Eine Anwendung der Erfindung zum Ausbilden einer Einrichtung zum Zentrieren eines Flüssigkeitstropfens, der als eine optische Linse verwendet wird, ist im folgenden beschrieben.An application of the invention for Forming a device for centering a drop of liquid, which is used as an optical lens is described below.
Die Spannung V kann von 0 Volt bis
zu einer maximalen Spannung, die abhängig von den verwendeten Materialien
ist, erhöht
werden. Wenn die Spannung zunimmt, verformt sich der isolierende
Flüssigkeitstropfen
Es sollte beachtet werden, daß aufgrund
der Tatsache, daß der
Tropfen
Die konische Form der Vertiefung
Man sollte beachten, daß die Vertiefung
Als Spannung V wird vorzugsweise
eine Wechselspannung verwendet, um den Aufbau elektrischer Lasten über der
Dicke des Materials
Als ein Beispiel kann mit Salz beladenes Wasser
(Mineralwasser oder anderes) oder jede organische oder nicht organische
Flüssigkeit,
die leitend ist oder durch Hinzufügen ionischer Komponenten leitend
gemacht werden kann, als leitende Flüssigkeit
In dem Anwendungsbeispiel der
Die Linse mit variabler Brennweite gemäß der Erfindung kann eine Größe im Bereich von einigen hundert μm und einigen zehn mm haben, und sie kann insbesondere auf dem Gebiet der Optoelektronik, Endoskopie, Abbildungs- und Visualisierungssysteme eingesetzt werden.The variable focal length lens according to The invention can have a size in the range of a few hundred μm and a few tens of mm, and it can be used in particular in the field of optoelectronics, endoscopy, imaging and visualization systems.
Die Erfindung kann selbstverständlich zahlreiche
Alternativen und Modifikationen erfahren, welche sich dem Fachmann
ergeben. Insbesondere wurde die vorliegende Beschreibung in Bezug
auf Vertiefungen gemacht, die einen kreisförmigen Querschnitt haben, d.h.
die durch Drehung um eine Achse O gebildet werden. Es können jedoch
langgestreckte Vertiefungen mit der Form z. B. einen kleinen Kanals vorgesehen
werden. In diesem Fall können
die
Andererseits ist in
Andererseits wurde in den
Schließlich kann eine Einrichtung mit einem Netz aus Gruppen getrennt gesteuerter Linsen mit variabler Brennweite gebildet werden, wobei die Linsen rot, grün und blau sind und z. B. in einem „Alles oder Nichts"-Modus arbeiten, so daß Licht, das von einer einzigen weißen Lichtquelle stammt, hindurchgelassen wird oder blockiert wird, wodurch ein beleuchteter Farbbildschirm gebildet wird, der sehr groß und kostengünstig sein kann.Finally, a facility with a network of groups of separately controlled lenses with variable Focal length are formed, with the lenses red, green and blue are and z. B. in an "All or Work nothing mode so light that of a single white Light source originates, is let through or is blocked, thereby an illuminated color screen is formed which is very large and inexpensive can.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: VARIOPTIC, LYON, FR |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
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